CN111704755A - 一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法。为了提高橡胶发泡材料的尺寸稳定性，通常将热塑性聚合物和无机粒子(包括球形、棒状和片状)添加到发泡基体中以构建阻碍分子链恢复的支架结构；由于可与橡胶一起加工发泡的热塑性聚合物的刚性强度不足以解决其尺寸稳定性的问题。而大量的无机粒子的引入降低了发泡材料的力学性能，同时必须进行有机改性，这将给工业生产带来了困难。本发明采用以丁苯橡胶和乙烯‑醋酸乙烯共聚物为发泡基体，引入少量的环氧树脂调控氧化锌在气泡内壁致密且均匀地分散形成一层内壳结构；增强其发泡材料的尺寸稳定性和力学性能。

Description

一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高性能橡胶发泡材料的制备，具体涉及一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法。
背景技术
橡胶发泡材料具有成本低、重量轻、弹性高、柔软以及耐用等特点被广泛用于体育用品、软装饰、建筑和保温隔热等行业。由于橡胶固有的弹性和低的刚性导致其发泡后尺寸稳定性差。例如，在工业生产中所制备的产品尺寸为100*100cm，由于高的收缩率，其尺寸变为9*9cm，这将大大降低成品率并增加成本。经研究发现，橡胶发泡材料低的尺寸稳定性是由其不易结晶以及在发泡过程中拉伸的分子链和迅速膨胀的气泡引起的内应力造成的。为了提高橡胶发泡材料的尺寸稳定性，通常将热塑性聚合物和无机粒子(包括球形、棒状和片状)添加到发泡基体中以构建阻碍分子链恢复的支架结构。由于可与橡胶一起加工发泡的热塑性聚合物的刚性强度不足以解决其尺寸稳定性的问题。而大量的无机粒子的引入降低了发泡材料的力学性能，同时必须进行有机改性，这将给工业生产带来了困难。因此，开发一种生产工艺简单、高尺寸稳定性和力学性能的橡胶发泡材料具有重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，具有高的尺寸稳定性和力学性能的特点。
本发明所采用的技术方案为：
一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，
包括以下步骤：
(1)将100重量份的丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物与5.0-20.0重量份的白炭黑、3.0-6.0重量份固体石蜡和1.0-5.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀；
(2)再将5.0-15.0重量份的氧化锌和0.5-5.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将0.5-5.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.1-1.5重量份的过氧化二异丙苯和0.1-1.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶；
(5)预先将硫化机模具加热至165-175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
步骤(1)中，丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物中丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为4/1-3/2；
步骤(2)中，氧化锌的目数为200-800目；环氧树脂的重量份是0.5-5.0，其环氧值(eq/100g)为0.48～0.54，粘度40℃(mPa·S)≤2500；
如所述的一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法。
本发明具有以下优点：
本发明涉及一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法。本发明采用简单的、传统的硫化-发泡模压技术在橡胶发泡材料的气泡内壁构筑了一层壳结构，以增强其发泡材料的尺寸稳定性和力学性能。具体以丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物为发泡基体，引入少量的环氧树脂调控氧化锌在气泡内壁致密且均匀地分散形成一层内壳结构。测试结果显示，随着环氧树脂含量的增加，泡孔内壁的氧化锌分布越致密，橡胶发泡材料的尺寸稳定性可提高20％，刚性增加59.8％，而其柔性只降低了3.87％。
附图说明：
图1不同环氧树脂含量对气泡内壁氧化锌壳的调控扫描电镜图。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100重量份的丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物与5.0-20.0重量份的白炭黑、3.0-6.0重量份固体石蜡和1.0-5.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀；
(2)再将5.0-15.0重量份的氧化锌和0.5-5.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将0.5-5.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.1-1.5重量份的过氧化二异丙苯和0.1-1.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶；
(5)预先将硫化机模具加热至165-175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
步骤(1)中，丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物中丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为4/1-3/2；
步骤(2)中，氧化锌的目数为200-800目；环氧树脂的重量份是0.5-5.0，其环氧值(eq/100g)为0.48～0.54，粘度40℃(mPa·S)≤2500；
实施例一：
(1)将30.0重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、70.0重量份的丁苯橡胶、15.0重量份的白炭黑、5.0重量份的石蜡和3.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀，密炼温度为100℃，密炼时间为10min、转速为30rpm；
(2)再将5.0重量份的氧化锌在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将2.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.8重量份的过氧化二异丙苯和0.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶备用；
(5)预先将硫化机模具加热至175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
由实施例一所制备的具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料的密度为0.482g/cm3，抗张强度为3.24MPa,断裂伸长率为687％，收缩率为7.5％。
实施例二：
(1)将30.0重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、70.0重量份的丁苯橡胶、15.0重量份的白炭黑、5.0重量份的石蜡和3.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀，密炼温度为100℃，密炼时间为10min、转速为30rpm；
(2)再将5.0重量份的氧化锌和1.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将2.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.8重量份的过氧化二异丙苯和0.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶备用；
(5)预先将硫化机模具加热至170℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
由实施例一所制备的具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料的密度为0.525g/cm3，抗张强度为3.9MPa,断裂伸长率为593％，收缩率为6.6％。
实施例三：
(1)将30.0重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、70.0重量份的丁苯橡胶、20.0重量份的白炭黑、8.0重量份的石蜡和5.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀，密炼温度为100℃，密炼时间为10min、转速为30rpm；
(2)再将5.0重量份的氧化锌和4.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将2.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.8重量份的过氧化二异丙苯和0.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶备用；
(5)预先将硫化机模具加热至175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
由实施例一所制备的具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料的密度为0.679g/cm3，抗张强度为3.7MPa,断裂伸长率为473％，收缩率为6.0％。
实施例四：
(1)将30.0重量份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、70.0重量份的丁苯橡胶、20.0重量份的白炭黑、8.0重量份的石蜡和5.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀，密炼温度为100℃，密炼时间为10min、转速为30rpm；
(2)再将5.0重量份的氧化锌和2.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将2.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.8重量份的过氧化二异丙苯和0.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶备用；
(5)预先将硫化机模具加热至175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
由实施例一所制备的具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料的密度为0.599g/cm3，抗张强度为4.33MPa,断裂伸长率为563％，收缩率为6.8％。
参见图1，不同环氧树脂含量对气泡内壁氧化锌壳的调控扫描电镜图：(a)不含环氧树脂；(b)1％wt的环氧树脂；(c)4％wt的环氧树脂。测试结果显示，随着环氧树脂含量的增加，泡孔内壁的氧化锌分布越致密，橡胶发泡材料的尺寸稳定性可提高20％，刚性增加59.8％，而其柔性只降低了3.87％。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
(1)将100重量份的丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物与5.0-20.0重量份的白炭黑、3.0-6.0重量份固体石蜡和1.0-5.0重量份的硬脂酸在密炼机里充分混炼均匀；
(2)再将5.0-15.0重量份的氧化锌和0.5-5.0重量份的环氧树脂在密炼机里充分混炼均匀；
(3)接着将0.5-5.0重量份的发泡剂4,4'-氧代双苯磺酰肼、0.1-1.5重量份的过氧化二异丙苯和0.1-1.5重量份硫磺加入到密炼机中，混炼得混合物；
(4)将步骤(3)所得的混合物在开放式双辊混炼机上多次通薄并打三角包，获得共混胶；
(5)预先将硫化机模具加热至165-175℃，接着在模具中放入准备好的共混胶，加压，硫化得到一种具有气泡内壁壳的橡胶发泡材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，丁苯橡胶/乙烯-醋酸乙烯共聚物中丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为4/1-3/2。
3.根据权利要求1所述的一种具有气泡内壁壳橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中，氧化锌的目数为200-800目；环氧树脂的重量份是0.5-5.0，其环氧值(eq/100g)为0.48～0.54，粘度40℃(mPa·S)≤2500。
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